Надо Знать

добавить знаний



Эрбий


Erbium-crop.jpg

План:


Введение


1. Происхождение названия

Наряду с тремя другими химическими элементами ( тербия, иттербия, иттрием) получил название в честь села иттербий, которое находится на острове Ресаре, входящий в Стокгольмский архипелаг.

1.1. Физические Свойства

Эрбия (III) хлорид под солнечным светом, флуоресцирует розовым как и другие соединения, содержащие Er +3 под действием естественного ультрафиолета.

Эрбий трехвалентный элемент, чистый металл ковкий и тягучий, мягкий и довольно устойчив на воздухе, и окисляется не так быстро как некоторые другие лантаноиды. Его соли окрашены в розовые тона, и имеют характерный спектр поглощения с острыми пиками в видимом диапазоне, ультрафиолете, и ближнем ИК. В остальном этот элемент является типичным Редкоземельные элементом. Его сесквиоксид также называется эрбия. Свойства металлического эрбия очень сильно зависят от количества примесей. Эрбий не играет какой-либо известной биологической роли, но есть мнение, что он усиливает метаболизм. [1]

Эрбий есть ферромагнетиком ниже 19 K, антиферромагнетика между 19 и 80 K и парамагнетиков вишче 80 K. [2]

Эрбий способен формировать кластеры Er 3 N, расстояние между атомами эрбия 0,35 нм. Эти кластеры могут быть инкапсулированы в молекуле фуллерена, что подтверждено ТЭМ. [3]


1.2. Химические свойства

Металлический эрбий медленно покрывается оксидной пленкой эрбия (III) оксида и теряет блеск:

4 Er + 3 O 2 → 2 Er 2 O 3

Эрбий является типичным электроположительный элементом и реагирует медленно с холодной водой и быстрее с горячей, с образованием гидроксида эрбия:

2 Er (s) + 6 H 2 O (l) → 2 Er (OH) 3 (aq) + 3 H 2 (g)

Также он реагирует со всеми галогенами:

2 Er (s) + 3 F 2 (g) → 2 ErF 3 (s) [pink]
2 Er (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 ErCl 3 (s) [violet]
2 Er (s) + 3 Br 2 (g) → 2 ErBr 3 (s) [violet]
2 Er (s) + 3 I 2 (g) → 2 ErI 3 (s) [violet]

Металлический эрбий легко растворяется в разбавленной серной кислоте образуя раствор, содержащий гидратированные ионы Er (III), существующих в виды гидратированного комплекса [Er (OH 2) 9] 3 +: [4]

2 Er (s) + 3H 2 SO 4 (aq) → 2 Er 3 + (aq) + 3 SO 2 - 4 (Aq) + 3H 2 (g)

1.3. Изотопы

Естественный эрбий состоит из 6 стабильных изотопов, Er-162, Er-164, Er-166, Er-167, Er-168, и Er-170 с Er-166 что являются наиболее распространенными (33,503% природного эрбия). 29 радиоизотопов является описанными, наиболее стабильный из которых Шаблон: SimpleNuclide с периодом полураспада 9,4 суток, Er-172 с периодом полураспада 49,3 часов, Er-160 с периодом полураспада 28,58 часов, Er-165 с периодом полураспада 10,36 часов, и Er-171 с периодом полураспада 7,516 часов. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 3,5 часов, и многие из них с периодом полураспада менее 4 минут. Этот элемент имеет также 13 ядерных изомеров, с наиболее стабильным Er-167m с периодом полураспада 2,269 сек. [5]

Изотопы эрбия лежат в диапазоне атомных масс от 142,9663 (для Er-143) до 176,9541 (для Er-177).


2. История

Эрбий (от Иттербю, поселка в Швеции) был открыт Карлом Густавом Мозандером в 1843. [6] Мозандер разделил землю "иттрия" из минерала гадолинит на три фракции которые он назвал иттрия, эрбия и тербия. Однако еще долго предполагалось что речь шла о смеси оксидов эрбия, скандия, гольмия, тулия и иттербия. Он назвал элемент из-зи того что около поселка Иттербю было найдено большие количества минералов иттрия и эрбия. Эрбия и тербия, в то время были несколько перепутаны. После 1860 тербия был переименован в эрбия. и после 1877 землю известную как эрбия, был переименован вновь в тербия. Достаточно чистый Er 2 O 3 был независимо изолированный в 1905 Жоржем Урбен и Чарльзом Джеймсом. Адекватно чистый металл был получен лишь в 1934 когда Клемм и Боммер восстановили безводный хлорид с помощью калия. И только в 1990-х годах китайский оксид эрбия упал в цене, и стал использоваться как краситель для стекла. [7]


3. Розповсюдженнисть

Монацитового песок

Концентрация эрбия в земной коре примерно 2,8 мг / кг и в морской воде 0,9 нг / л. [8] Эти концентрации достаточны для того чтобы поставить эрбий 45-м по распространению среди элементов в земной коре, таким образом, он более распространен чем такой элемент как например свинец.

Как другие редкие элементы, это никогда не находится в природе в свободном состоянии но содержится в монацитовых песках. Исторически было очень сложно и дорого разделять редкоземельные элементы, но до тех пор как появилась доступна ионообменная хроматография [9] Разработанная во второй половине ХХ века, она очень сильно повлияла на стоимость многих редкоземельных элементов.

Коммерческим источником эрбия являются минералы ксенотим и евксенит, и недавно, глины северного Китая; кстати, сейчас Китай является основным поставщиком этого элемента. В высоко-иттриевий фракции концентрата иттрий составляет 2/3 по весу, и эрбия около 4-5%. После растворения концентрата в кислоте эрбий окрашивает раствор в розовый цвет, то же, которой Мозандер наблюдал исследуя минералы поселка Иттербю ...


4. Производство

Металлический Е. получают металлотермическим восстановлением лития или хлорида эрбия.

Молотый минерал обрабатывают соляной или серной кислотой переводящие нерастворимые оксиды в хлориды или сульфаты. Кислотные фильтраты частично нейтрализуют гидроксидом натрия до pH 3-4. Торий осаждается в виде гидратированного оксида, и удаляется. После этого раствор обрабатывают оксалатом аммония для осаждения редкоземельных металлов в виде нерастворимых оксалатов. Прокаливанием последних получают оксиды. Оксиды растворяют в азотной кислоте чтобы отделить основной компонент - церий, его оксид является нерастворимым в HNO 3. Раствор обрабатывают нитратом магния для осаждения двойной соли редкоземельных элементов. В дальнейшем элементы разделяют ионообменной хроматографией. В этом процессе, ионы редкоземельных элементов пропускаются через ионообменную смолу, насыщенную ионами водорода, аммония или меди. Редкоземельные элементы вымываются последовательно комплексные агентами. [8] Металлический эрбий получают из оксида или солей путем нагревания с кальцием за 1450 ? C в атмосфере аргона. [8]


5. Применение

Применяется при производстве сортового окрашенного стекла, а также стекла, которое поглощает инфракрасные лучи.

Повседневное использование эрбия меняется. Например, он используется для производства стеклянных фотографических фильтров, также он используется в металлургии. Другие использования:

  • Используется в ядерной промышленности. [1] [10]
  • Прилагаемый к ванадия образует сплав, с пониженной твердостью и более технологичен. [11]
  • Оксид эрбия имеет розовый цвет, и используется для окрашивания стекла, цирконов и фарфора. Стекло используется в солнечных очках и ювелирной промышленности. [11]
  • Допированных эрбием оптические стеклянные волокна являются активным элементом в ербиевих оптических умножителях (EDFAs), которые широко используются в оптических средствах связи. [12] Некоторые волокна используются в создании волоконных лазерах. Ко-допированных Er и Yb оптические волокна используются в создании высокоэнергетических Er / Yb волоконных лазерах, является альтернативой CO 2-лазерам для металлообработки. [1]
  • Сплав эрбий- никель Er 3 Ni имеет интересные магнито-термические свойства и используется в криокулеры; смесь 65% Er 3 Co и 35% Er 0,9 Yb 0,1 Ni по объему демонстрирует очень высокую удельную теплоемкость [13] [14]
  • Многие медицинские зостосувань (например, дерматология, стоматология) используют излучения 2940 nm ионов эрбия (см. Er: YAG лазер), сильно поглощается водой (коэффициент абсорбции около 12000/cm).

6. Предупреждение

Как другие лантаноиды, соединения эрбия имеют ряд токсичность, хотя их токсичность не исследовалась детально. Металлический эрбий в виде пыли может образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.

См.. также

Примечания

  1. а б в Emsley, John "Erbium", Nature's Building Blocks: An AZ Guide to the Elements - books.google.com /? id = j-Xu07p3cKwC. - С. 136-139. - Oxford, England, UK: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850340-7.
  2. M. Jackson Magnetism Of Rare Earth - www.irm.umn.edu/quarterly/irmq10-3.pdf / / The IRM quarterly. - 10. - (2000) (3).
  3. Yuta Sato; Kazu Suenaga; Shingo Okubo; Toshiya Okazaki; Sumio Iijima Structures of D 5 d-C 80 and I h-Er 3 N @ C 80 Fullerenes and Their Rotation Inside Carbon Nanotubes Demonstrated by Aberration-Corrected Electron Microscopy / / Nano Letters . - 7. - (2007). DOI : 10.1021/nl0720152 - dx.doi.org/10.1021/nl0720152.
  4. "Chemical reactions of Erbium". Webelements . https://www.webelements.com/erbium/chemistry.html . Проверено 2009-06-06 .
  5. Georges Audi The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties / / Nuclear Physics A. - 729. - (2003): 3-128. DOI : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 - dx.doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  6. CG Mosander (October 1843) "On the new metals, Lanthanium and Didymium, which are associated with Cerium; and on Erbium and Terbium, new metals associated with Yttria," Philosophical Magazine, series 3, vol. 23, no. 152, pages 241-254. Available on-line books.google.com / books? ie = ISO-8859-1 & output = html & id = uFAwAAAAIAAJ & dq = Mosander erbium & ots = IX9LKVOIo2 & jtp = 241. Note: The first part of this article, which does NOT concern erbium, is a translation of: CG Mosander (1842) "N?got om Cer och Lanthan" [Some (news) about cerium and lanthanum], F?rhandlingar vid de Skandinaviske naturforskarnes tredje m?te (Stockholm) [Transactions of the Third Scandinavian Scientist Conference (Stockholm)], vol. 3, pages 387-398. Available on-line (in Swedish): http://books.google.com/books?ie=ISO-8859-1&output=html&id=XK4tAAAAcAAJ&jtp=387 - books.google.com / books? ie = ISO-8859-1 & output = html & id = XK4tAAAAcAAJ & jtp = 387.
  7. Aaron John Ihde The Development Of Modern Chemistry - books.google.com /? id = 34KwmkU4LG0C & pg = PA377. - С. 378-379. - Courier Dover Publications, 1984. ISBN 0486642356.
  8. а б в Patnaik, Pradyot Handbook Of Inorganic Chemical Compounds - books.google.com /? id = Xqj-TTzkvTEC & pg = PA293. - С. 293-295. - McGraw-Hill, 2003. ISBN 0070494398.
  9. Early paper on the use of displacement ion-exchange chromatography to separate rare earths: FH Spedding and JEPowell (1954) "A practical separation of yttrium group rare earths from gadolinite by ion-exchange," Chemical Engineering Progress, vol. 50, pages 7-15.
  10. edited by Theodore A. Parish, Vyacheslav V. Khromov, Igor Carron. "Use of UraniumErbium and PlutoniumErbium Fuel in RBMK Reactors", Safety issues associated with Plutonium involvement in the nuclear fuel cycle - books.google.com /? id = aamn7uifb3gC. - С. 121-125. - CBoston: Kluwer, 1999. ISBN 9780792355939.
  11. а б CR Hammond The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. - CRC press, 2000. ISBN 0849304814.
  12. PC Becker, NA Olsson, JR Simpson; Erbium-doped fiber amplifiers fundamentals and technology - books.google.com /? id = uAOq75yt5CcC. - San Diego: Academic Press, 1999. ISBN 9780120845903.
  13. Peter Kittel Advances in Cryogenic Engineering volume 39a.
  14. Ackermann, Robert A. Cryogenic Regenerative Heat Exchangers - books.google.com /? id = nIzviZ_-_NsC. - Springer, 1997. ISBN 9780306454493.

8. Для дальнейшего чтения

  • Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам